충격실험 - 예비보고서 + 실험보고서

소개

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목차

1. 예비보고서
2. 실험보고서

본문내용

실험 제목: 충격 시험
실험 목적
재료가 충격을 받았을 때 재료의 내구성, 저항성을 평가하기 위해 수행되며 외부 충격으로 인해 재료가 파괴될 때의 파손, 변형을 통해 재료의 인성, 취성, 파괴 특성을 분석하기 위해 시험된다.
샤르피 충격 시험과 아이조드 충격 시험이 대표적이며 둘 다 시편에 타격을 가해 파괴되거나 변형될 때의 에너지를 측정하며 이번 시험에서는 샤르피 충격 시험 방식을 사용한다.
실험 원리 및 이론
동적 파괴역학: 크게 충격파괴역학과 고속파괴역학으로 분류할 수 있으며 물체의 동적하중이나 응력파 하중에 의한 파괴를 주 대상으로 한다. 파괴에는 소성변형 후 일어나는 연성파괴, 소성변형이 거의 수반되지 않는 취성파괴가 있다. 파괴는 온도에 따라 변화하기도 하는데 이때의 온도를 연성-취성 천이온도라 하고 온도가 높을수록 연성파괴, 낮을수록 취성 파괴를 보인다.

샤르피 충격 시험에서의 충격치 측정 과정

h_1=R(1-cos⁡α), h_1=R(1-cos⁡β)
E=Wh_1-Wh_2, Wh_1=WR(1-cos⁡α), Wh_1=WR(1-cos⁡β)
즉, 충격치 U는
U=파단에너지/단면적=(WR(cos⁡β-cos⁡α))/A
일반적인 충격 시험에서의 물리 공식
E=m×g(h_1-h_2)
K=E/A (K=충격 인성, E=흡수 에너지, A=시편의 단면적)
K_IC=Y×σ√πσ(K_IC=선형 탄성 파괴 인성, Y=기하학적 상수, σ=재료의 응력, a=크랙의 반길이)
에너지 보존 법칙: 고립된 시스템 내에서 총 에너지의 양은 변하지 않는다, 총 에너지 = 운동 에너지 + 위치 에너지 + 내부 에너지, 즉 충격 시험에서 초기 에너지 값을 구할 수 있다면 충격 후 에너지 값을 이용하여 시편의 인성을 구할 수 있다.

참고자료

· JAMES M.GERE & BARRY J.GOODNO. (2011). SI 재료역학. CENGAGE Learning
· 국정한, 손세원, 임원균, 강계명. (2008). 재료파괴 거동학. 선학출판사
· 요코야마 다카시. (2020). 충격공학의 기초와 응용. KSCE PRESS